耕作方式對夏玉米地雜草關鍵無草期的影響

薛敬哲, 郝春新, 倪漢文

(中國農業大學農學與生物技術學院,北京 100193)

從20世紀80年代起,我國玉米田開始大面積使用除草劑控制雜草的危害[1]。由于除草劑大量使用,導致地下水的污染[2]和抗性雜草的產生[3]。為了減少除草劑大量使用造成的負面影響,雜草的控制有必要采用綜合治理措施。

雜草的綜合治理提倡建立最佳的雜草控制體系及高效率使用除草劑,其中,深入了解雜草防除的關鍵時期是雜草綜合治理的核心理念[4]。雜草防除的關鍵時期是指作物生育期內的某一個時間段,任由雜草危害,將對作物的產量造成不可接受的損失(通常以造成5%的產量損失為標準)。其中關鍵無草期決定了雜草防除關鍵時期的結束時間[4],即在不造成不可接受的產量損失的條件下,作物生育期所需最短的無草時間。通過揭示不同環境下關鍵無草期的特點,可以幫助制定合理的雜草控制策略,確定結束除草作業的合理時間,從而減少除草劑的施用次數,提高除草劑的使用效率,減輕除草劑殘留和污染環境的問題及減少除草劑對抗性雜草的選擇壓力[5]。

在國外,對雜草防除關鍵時期的研究日益受到重視。Hall等人的研究發現,玉米田雜草防除的關鍵無草期變化較小,大多在玉米14葉期可結束除草作業[5]。但Halford等人則發現,在免耕玉米地中,關鍵無草期則變化很大,從苗后24d到 46d不等[6]。眾多研究表明,影響關鍵無草期長短的因素很多,如氮肥水平提升有助于縮短關鍵無草期[7],而在寬行和窄行種植的玉米中,關鍵無草期則沒有差異[8]。因此,深入比較不同環境下雜草防除的關鍵無草期對實際生產有重要的指導意義。在我國華北地區,夏玉米的耕作主要方式有免耕和翻耕兩種。本文研究耕作方式對夏玉米地雜草防除的關鍵無草期,為夏玉米地雜草綜合治理提供技術支持。

1 材料和方法

1.1 試驗地基本情況

試驗于2008年在河北省農林科學院糧油作物所藁城堤上試驗站進行。試驗地為壤土,地勢平坦,前茬為小麥,歷年雜草發生較為嚴重。6月19日在免耕地噴施3.0kg/hm2百草枯水劑殺滅小麥收獲后殘留的雜草。免耕地和翻耕地均在6月21日機械播種玉米,品種為農大86,播種行距為0.5m。6月25日玉米出苗,7月4日間苗,各小區內每行保留13株玉米。

1.2 關鍵無草期的試驗設計

試驗地一半免耕一半翻耕。在每種耕作方式下,設置小區。小區均采用隨機區組排列。小區大小為4m×4m,重復4次。試驗中玉米田間保持無草時間的處理共設如下水平,分別為保持 0、1、2、3、4、5、6、7、8周無草,其后任由雜草自由萌發生長,同時設置全生育期無草對照。試驗中除草措施全部采用人工拔除的方法。10月7號進行測產,于小區中取中間3行 ,每行中間4株玉米測量玉米穗鮮重。

1.3 雜草出苗、密度和種類調查

為了提供雜草發生的基本信息,便于分析關鍵無草期的試驗結果,在小區外的試驗地對不同耕作方式下玉米地雜草出苗和雜草發生情況進行調查。雜草出苗情況的調查采用隨機抽取方法,共調查10點,每點 0.1m2,分別于玉米苗后 6、11、16 、21、26、30、33、40、47d調查樣點內的雜草出苗情況,每次調查完畢后人工拔除樣點的已出苗的全部雜草。調查雜草發生種類和密度調查采用W型取樣,每種耕作方式下各調查72個樣點。

1.4 數據處理

用如下的Gompertz模型來描述玉米相對產量(RY)與無草期(T)的關系[4]：

其中：a為相對產量漸近值,b和k為常數。用麥夸特法計算Gompertz公式中參數最佳估計值,用F檢驗測定不同耕作方式下同一參數的相似性[9]。如果任一種參數之間有顯著差異的,則分別對不同耕作方式下的數據作回歸分析;反之,則應合并在一起作回歸分析。可接受的產量損失標準定為5%。

用SAS軟件的PROCMIXED模塊進行方差分析。非線性回歸分析采用Prism5軟件。

2 結果和分析

2.1 雜草發生情況

免耕地6月27日開始有少量牛筋草出苗,6月29日大部分地塊雜草均已出苗。常規翻耕地雜草于25日開始有牛筋草零星出苗,6月30日大部分地塊雜草均已出苗。在玉米苗后16d內,免耕地雜草累計出苗率顯著低于常規耕地,而在16d之后,兩種耕作方式下雜草出苗率基本相當,并且在苗后25d累計出苗率達到97%(圖1)。

圖1 玉米苗后雜草累計出苗率

免耕地和翻耕地中發生的雜草種類均為7種,優勢雜草種為牛筋草,其數量約占全部雜草的61%～62%,但發生總密度不同。免耕地發生的雜草密度顯著低于翻耕地,前者為151株/m2,后者為222株/m2(表1)。

表1 免耕和翻耕地玉米田發生的雜草種類和數量

2.2 關鍵無草時期

不同耕作方式下全生育期無草小區的玉米產量沒有顯著性差異,其中免耕地平均產量為19750kg/hm2,常規翻耕地為19544kg/hm2。非線性回歸模型參數的F檢驗結果表明：免耕地和翻耕地無草期的Gompertz模型參數之間沒有顯著性差異(p=0.3459),因此,將數據合并計算兩種耕作方式的共同參數,其估計的參數見表2。根據計算出的模型參數,得到的描述玉米相對產量和苗后無草期的模型如下：

表2 Gompertz模型參數最佳估計值

根據上述模型,按5%的產量損失計算,關鍵無草期為夏玉米苗后31d(圖2)。

圖2 玉米苗后無草時間對玉米相對產量的影響

3 討論

本試驗中,在免耕和翻耕兩種耕作方式下,玉米相對產量對于無草時間的變化動態是一致的,關鍵無草期均于玉米苗后31d結束,意味著在玉米苗后31d之后不采取任何除草措施,也不會造成玉米減產超過5%。玉米此時也開始封行,能有效抑制雜草的生長。

根據 Halford、Evans、Norsworthy等人的報道,雜草防除關鍵無草期在不同環境下往往差異很大[6-8],這可能是由于不同環境下雜草出苗和發生情況差異引起的。雜草出苗的種類、密度和相對出苗時間可能都會對關鍵無草期產生顯著影響[8]。在本試驗中,由于不同耕作方式下雜草發生種類相同,出苗的規律趨于一致,玉米出苗后30d的雜草累計出苗率分別達到98.6%和99.2%(圖1),此后雜草出苗很少,加上玉米此時也開始封行,雜草的危害得到抑制,使得不同耕作方式下,關鍵無草期接近。

[4]Knezevic S Z,Evans S P,Blankenship E E,et al.Critical period for weed control：the concept and data analy sis[J].Weed Science,2002,50：773-786.

[5]Hall M R,Swanton C J,Anderson G W.The critical period of weed control in g rain corn(Zea mays)[J].Weed Science,1992,40：441-447.

[6]Halfo rd C,Hamill A S,Zhang J,et al.Critical period of weed control in no-till soybean(Glycine max)and corn(Zea may s)[J].Weed T echnology,2001,15：737-744.

[7]Evans S P,Knezevic S Z,Lindquist J L,et al.Nitrogen application inf i uences the critical period for weed control in corn[J].Weed Science,2003,51：408-417.

[8]No rsworthy J K,Oliveira M J.Comparison of the critical period for weed control in wide-and narrow-row corn[J].Weed Science,2004,52：802-807.

[9]Ratkowsky D A.Nonlinear regression modeling：A unif i ed practical approach[M].New York ：Marcel Dekker,1983：135-157.